彈性髓內(nèi)釘治療學齡前兒童股骨干長螺旋形骨折：有限元、生物力學及臨床研究.pdf

1、股骨干長螺旋形骨折，即骨折斜面長度大于骨折部位股骨直徑2倍以上的股骨干螺旋形骨折，是一種以長度不穩(wěn)定為主要特點的特殊骨折類型，多由高能暴力引起。隨著社會經(jīng)濟水平提升，兒童出行和各種活動增加，交通事故等高能旋轉(zhuǎn)暴力因素所導(dǎo)致的兒童股骨干長螺旋形骨折發(fā)病率逐年增加，如何治療成為小兒骨科研究和爭論的熱點。得益于手術(shù)方式、固定技術(shù)的突破，使得兒童股骨干骨折的治療不再局限于牽引和石膏固定，從而獲得更加快速可靠的治愈。特別是法國醫(yī)生 Metaize

2、au、Prévot發(fā)明的彈性髓內(nèi)釘技術(shù)（ESIN），經(jīng)過近40年來的全球廣泛實踐證明，被公認為治療兒童長骨干骨折的首選治療方式。然而大部分研究認為ESIN方法僅適用于7-14歲兒童的股骨干橫形或短斜形骨折，并不推薦用于長螺旋形這樣的長度不穩(wěn)定型骨折。主要理由有以下兩方面：1.學齡前兒童骨骼重塑能力強，ESIN技術(shù)相較非手術(shù)治療優(yōu)勢不明顯；2.長螺旋形骨折穩(wěn)定性差、易旋轉(zhuǎn)，可能造成更高并發(fā)癥幾率。
　　本課題組認為學齡前兒童（2-7

3、歲）同樣有著快速康復(fù)的需求，前期本課題組已經(jīng)開展了ESIN治療學齡前兒童股骨干長螺旋形骨折的臨床探討性試用，初步隨訪結(jié)果證實能獲得良好的臨床效果。但目前國內(nèi)外對該方法治療股骨干長螺旋形骨折置釘方法及穩(wěn)定機制研究較少。
　　研究目的：采用“有限元模擬”、“離體生物力學實驗”等方法，比較不同彎釘置釘方式對于治療后股骨整體力學性能的影響，分析ESIN對骨折的固定機制并優(yōu)化置釘方法；通過回顧性病例比較研究，比較ESIN治療兩種類型骨折（長

4、螺旋形骨折vs橫形/短斜形骨折）的臨床療效及并發(fā)癥情況，分析ESIN治療學齡前兒童股骨干長螺旋形骨折的臨床效果，為該技術(shù)的臨床提供實驗依據(jù)。
　　研究方法：
　　一、兩種不同ESIN彎釘置釘方式治療股骨干長螺旋形骨折的有限元模擬研究。①建立股骨長螺旋形骨折數(shù)字模型，與彈性髓內(nèi)釘模型組合后進行網(wǎng)格劃分；②采用Abaqus軟件，比較“骨折頂點置釘”和“對稱置釘”在靜力條件和模擬單足站立時的應(yīng)力分布及其特點；③采用模擬四點彎曲、旋

5、轉(zhuǎn)、負重等載荷，比較兩種彎釘置釘方法修復(fù)后股骨的抗彎曲、抗旋轉(zhuǎn)及抗壓縮剛度。
　　二、兩種不同ESIN彎釘置釘方式及尾帽治療股骨干長螺旋形骨折的生物力學研究。①標準化股骨干長螺旋形骨折人工股骨24根，隨機分為4個實驗組（n=6），橫形骨折人工股骨3根，設(shè)為對照組；②實驗組分別采用“骨折頂點置釘（VN）”、“骨折頂點置釘+尾帽（VN+EC）”、“對稱置釘（SN）”、“對稱置釘+尾帽（SN+EC）”固定方式，橫形骨折對照組（Con）進

6、行傳統(tǒng)對稱置釘固定，不加尾帽；③采取重復(fù)測量方法，分別進行四點彎曲、扭轉(zhuǎn)、0°及9°壓縮實驗；④觀察比較各組間股骨整體的各向抗彎曲剛度、旋轉(zhuǎn)剛度及壓縮剛度。
　　三、ESIN治療學齡前兒童股骨干兩種類型骨折（長螺旋形骨折vs橫形/短斜行骨折）的臨床比較研究。隨訪本課題組2009年1月至2015年3月采用ESIN治療學齡前兒童（2-7歲）股骨干長螺旋形骨折21例，并將其與同期收治、采用ESIN治療的59例橫形/短斜行骨折患兒比較，分

7、析兩組病例一般資料、手術(shù)時間、術(shù)中出血、住院費用、骨折愈合時間、負重時間及并發(fā)癥情況。
　　研究結(jié)果：
　　一、通過收斂性檢驗和模型驗證表明所建模型有效。應(yīng)力云圖顯示在負重位時，骨折頂點置釘組較對稱置釘組在皮質(zhì)與彈性髓內(nèi)釘接觸部位提供支撐力更大（7.54 MPa vs5.33 MPa），同時骨折線周圍應(yīng)力分布為均勻，但彈性髓內(nèi)釘釘尾殘存應(yīng)力亦更大（177.29MPa vs156.22MPa）。有限元模擬加載結(jié)果顯示骨折頂點置

8、釘較對稱置釘能有效提高股骨抗旋轉(zhuǎn)能力，其中內(nèi)旋剛度提高175％（0.22 Nm/°vs0.08 Nm/°），內(nèi)旋剛度提高92%（0.27 Nm/°vs0.14 Nm/°），此外骨折頂點置釘抗壓縮性能也具有優(yōu)勢。
　　二、通過體外生物力學實驗發(fā)現(xiàn)，VN+EC組抗反屈、抗內(nèi)翻剛度分別為1.79±0.19 Nm/mm，1.12±0.22 Nm/mm，較其他各組更具優(yōu)勢。骨折頂點置釘在抗旋轉(zhuǎn)方面較對稱置釘組及對照組更強，并且加裝尾帽后這一

9、作用進一步增強。9°模擬生理位置和0°軸向壓縮時，EN+EC組治療股骨干長螺旋形骨折能提供與橫形骨折對照組相似的抗壓縮剛度（514.70±32.86vs504.55±25.22，294.99±23.91 vs298.18±17.33，Nm/mm），并顯著優(yōu)于其他各組。
　　三、本研究納入ESIN治療學齡前兒童股骨干骨折80例（81肢），其中長螺旋形骨折21例（22肢），平均年齡4.0±1.37歲，平均隨訪17個月（12~30個月）

10、。平均骨折臨床愈合時間7.6±1.4周，平均完全負重時間為12.1±1.6周。全部病例于術(shù)后6~10月骨折愈合后拔除彈性髓內(nèi)釘。隨訪檢查時絕大多數(shù)患兒雙下肢等長，步態(tài)正常，膝關(guān)節(jié)活動正常、無疼痛；8例（長螺旋形骨折3例）出現(xiàn)有針尾皮膚過敏“激惹”現(xiàn)象，拔除髓內(nèi)釘后很快自愈；3例（長螺旋形骨折1例）出現(xiàn)患肢超過1cm過度生長。所有病例均未發(fā)現(xiàn)斷釘退釘、骨髓炎、骨骺損傷、術(shù)后再移位及拔釘后再骨折、骨不連現(xiàn)象。
　　結(jié)論：采用ESIN治